中学生用54张扑克搭3米高 获赞符合结构学原理

　　我，就是经常出现在朋友聚会上的游戏道具。不过，偶尔我也出现在“工地”上，心灵手巧的“建筑师”可以用我搭建摩天大楼、桥梁高塔。这些建筑可是一丁点儿钢筋水泥都不用的哦，全凭“建筑师”的奇思妙想，巧手慧心。

　　我是一张普通的扑克牌，大小不及人的手掌，厚度以微米计算，重量几乎可以忽略，用54个这样的我，不用胶水不用钉子可以搭多高的楼？

　　桐乡两个中学生，金云峰和江州，在一个月时间里，尝试了七八种模型，进行了十多次试验，最后搭出3米多！这个高度可不得了，你得站到课桌上才能够得到塔尖儿。

　　好奇发现

　　塔儿搭得高，全靠重心稳

　　不能用胶水，也不能用其他辅助的粘合材料，唯一的工具是一把剪刀。纸牌搭高游戏有点像利用卯榫结构连接起来的中国古代建筑，一枚钉子不用。

　　最近，金云峰小组和其他两位同学一起代表学校参加桐乡市青少年纸牌搭高比赛。最后他俩获得了初中组冠军：2.5米，纸牌站得稳稳当当，纹丝不动。

　　金云峰告诉记者，他们的塔之所以能站得住，关键是重心稳。

　　这种纸牌游戏虽然不是第一次听说，网上也有不少别人的作品，但现成的方案一个没有。金云峰和江州在科学课范老师的指导下，自己琢磨起来。

　　一开始，他们想打造一座三角形塔。

　　“三角形具有稳定性的原理大家都听说过。”

　　理论很迷人，但实际搭起来却没那么容易。

　　“把三条边连接起来很费时间，而且一旦没有对准，容易扭曲，上下层连接也不好弄。”

　　他们马上放弃了三角形模型，转而开始尝试相对容易操作的方形塔方案。

　　方形塔模型就简单多了。每层两张牌，用剪刀在上下两边各剪出两道插口，通过上下相插的方式把塔一层一层搭起来。

　　俩人决定按照这个模型开工，不过他们又发现，把全部纸牌竖着相插或者横着相插，最后成型的塔都面临同样的问题：上下一般粗细的直筒型塔不仅外形不像塔，而且站起来很困难，一不留神就倒。

　　在老师的指导下，两位小建筑师又开始了新一轮尝试。

　　好奇实验

　　不能用尺量，每剪一刀却要一样深

　　在新一轮实验里，两位同学首先要做的是加固基座。

　　他们的解决方法是给塔加了一个“井”字形基座。为了最大限度利用扑克牌本身的高度，塔身基本上采取了竖排方式；但基座部分，为了降低重心让塔更稳，他们采用了两张横向排列，一张横向对剪后插在底部的方式，这样就形成了一个“井”字形基座。因为是横向排列的缘故，“腰围”比较粗，可以支撑上面几十层高的塔身。

　　接下来，就是塔身部分的加固。

　　一张扑克的尺寸大约是8.68cm×5.65cm，因此理论上来说，竖放相插会比横放相插每层高出近3cm。但竖放搭出的塔，“腰身”太细，弱不禁风。如何才能保证高度的同时又不影响稳定性呢？

　　经过反复试验，金云峰他们创造性地设计出“横竖结合，有剪有加”的“施工方案”：靠近塔底的部分用36张扑克竖放搭起18层，靠近塔尖部分则是把12张扑克牌竖向对剪后再竖着搭起12层，最后用一张扑克横向对剪，作为连接部，把上下两部分的塔身连接起来。。

　　经过这番技术改造，原本直筒型的塔摇身一变， 变成一座有“身材”、有高度、站得稳的纸牌塔。

　　金云峰和江州第一次参加学校举办的纸牌搭高时，虽然也取得了第一名，但高度只有144cm。

　　问题出在哪儿呢？

　　金云峰说，比赛之前他们在网上查过，看到有个美国人用1800副扑克搭出7米多高的建筑模型，而用一副牌搭高的成绩，也比他们高，至少可以有147cm。

　　“我们发现是剪得太深了，这样一来就浪费了不少高度。”

　　虽然发现了问题，但要解决这个问题还真不容易。一不小心手抖了，口子深了、浅了、歪了，就有可能功亏一篑。而且比赛的时候不能用尺，比赛时间又限定在30分钟，又快又准完成剪口就显得特别重要。

　　“刚开始也不知道剪多深的口子合适，只有自己反复试。”

　　金云峰说，他都记不清用坏了多少扑克，“至少有十多副吧”。在比赛前的最后一次练习课上，他们搭出了3米多的高度。

　　每次练习，最少要40分钟，最长一次用了近一个半小时。从小心翼翼剪下第一刀，到最后站在桌子上屏着呼吸把塔尖安装好，不能有一丝马虎，一丝心急，整个过程非常考验俩人的耐心、毅力和相互间的配合。

　　好奇答案

　　塔的抗倾覆能力，符合建筑构建学原理

　　记者请杭州某建筑设计院的研究员许老师和浙江大学建筑工程学院的黄铭枫老师对金云峰和江州的作品进行点评。

　　许老师说，从建筑结构学的角度来看，我们所见的高楼大厦，有半数的资金和时间用于建造基础，基础的稳定与否应当是这项游戏的关键点。对于纸牌搭高的游戏来说，要尽可能地增大基础的覆盖面积，从而使塔的抗倾覆能力尽可能实现最大值，同学们所做的基础形式，是符合这一原则的。

　　关于塔身的设计，许老师介绍说一幢高层建筑结构，它合理经济的结构应该是上小下大，这样就减少了重心偏移的概率，因为上下部重心偏差会使塔身自身会产生弯力，造成塔身倾覆。同学们在这一点的研究上也是颇有心得，采用了逐渐内缩的方式，避免了这样的情况。

　　许老师还说，塔能搭得又高又稳，一方面是因为塔的设计基本符合了建筑建构学的基本原理，但同学们的心灵手巧也很关键。在这个游戏中，下层纸牌是上层纸牌稳定的基础，环环相扣，任何一个节点的松动失稳，都会造成失败，所以上下层纸牌的连接，需要十足的耐心和稳定的心态。

　　浙江大学建筑工程学院的黄铭枫老师看了金云峰和江州的作品之后，也从建筑结构学角度进行了点评，他说这个扑克塔是由薄板单元所组成的框筒结构，受力非常合理，这对塔保持稳定非常重要。黄老师也特别赞赏孩子们的耐心和毅力，他说，“一副扑克牌能搭到这样的高度，的确非常不容易。”